中建三局第二建設(shè)工程有限責(zé)任公司 武漢 430074

1 工程概況

全物理仿真試驗(yàn)室工程位于天津?yàn)I海高新區(qū)，其中的超大型防微振重載氣浮平臺是用于模擬航天器在輕微重力狀態(tài)的大型核心基礎(chǔ)設(shè)備，由地基子系統(tǒng)、墊石、電動升降支腿、重載氣浮平臺4 部分組成。

2 工程難點(diǎn)

超大型防微振重載氣浮平臺是國內(nèi)外同行業(yè)規(guī)模最大（面積為1 200 m2）、精度最高、檢測和綜控自動化程度最高的大型重載（載重10 t）氣浮平臺，屬國內(nèi)首創(chuàng)、居世界先進(jìn)水平。關(guān)于此類施工技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域尚屬首次。

地基子系統(tǒng)由基礎(chǔ)1～基礎(chǔ)5等5個基礎(chǔ)組成，基礎(chǔ)與基礎(chǔ)之間存在著200 mm的空氣隔振溝，在這里使用的有限空間模板支拆體系是本工程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)。一旦空氣隔振溝內(nèi)的有限空間模板支拆體系出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致空氣隔振溝的質(zhì)量問題，影響整個基礎(chǔ)的防微振要求（＜1×10-4g）。

通過有限元分析計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)算，模擬墊石及其支撐裝置變形情況，確保墊石安裝精確到位。位于地基子系統(tǒng)21道條形基礎(chǔ)之上的630塊濟(jì)南青大理石墊石施工時，要求水平度小于0.02 mm/m，相對基準(zhǔn)位置偏差±4 mm，相對基準(zhǔn)高度偏差小于1 mm。

3 施工要點(diǎn)

3.1 有限空間模板支拆體系

3.1.1 模板設(shè)計(jì)

通過合理的施工部署，由傳統(tǒng)的先施工基礎(chǔ)再分段施工護(hù)壁墻改為先一次性施工護(hù)壁墻，再支設(shè)快拆企口散拼大模形成寬200 mm的空氣隔振溝，最后進(jìn)行基礎(chǔ)1大體積混凝土施工（圖1）。

圖1 -4.65～-2.10 m基礎(chǔ)1及護(hù)壁剖面示意

隔振溝內(nèi)的快拆企口散拼大模由模板、木方及抗壓易剪支撐組成（圖2）。模板采用厚15 mm覆膜膠合板拼合而成；采用30 mm×80 mm木方橫向、縱向各1道；抗壓易剪支撐采用現(xiàn)場短木方制成，木方整理成排，先彈上切縫線和切斷線，再切縫，后切斷，抗壓易剪支撐尺寸為75 mm×80 mm，用釘子固定在木方上，該設(shè)計(jì)支撐只承受混凝土澆筑時的水平壓力，不承受剪力。待拆模時，用工具將抗壓易剪支撐敲下，使支撐從中間斷開，從而使模板更易拆出。

混凝土澆筑擬采用選用2臺SY5313THB汽車泵，整體的理論澆筑時間為25.5 h。

圖2 快拆企口散拼大模及抗壓易剪支撐

根據(jù)公式計(jì)算的新澆筑混凝土側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值為：F1=26.565 kN/m2，F(xiàn)2=63.750 kN/m2。所以新澆混凝土對模板的側(cè)壓力取較小值為26.565 kN/m2。

運(yùn)用Midas Gen軟件對模板進(jìn)行建模分析，因?yàn)槟０鍍蓚?cè)受均布面載荷作用，整個模板位移一致，故取橫縱龍骨和小木塊交界的一處位置進(jìn)行建模分析。在小木塊靠墻處施加X、Y、Z軸向位移約束和轉(zhuǎn)動約束，模擬現(xiàn)場情況，在厚15 mm的大木板上施加上面得出的新澆筑混凝土側(cè)壓力26.565 kN/m2，為均布面載荷，分析求解后得出位移圖和應(yīng)力圖（圖3、圖4）。

由位移圖可知，模板在側(cè)壓力下的最大變形為0.369 mm，模板變形在200 mm的隔振溝的誤差范圍之內(nèi)；由應(yīng)力圖可知，模板內(nèi)部的最大應(yīng)力為4.166 MPa，查詢順紋木材的抗壓強(qiáng)度大約為35 MPa，遠(yuǎn)大于模板內(nèi)部最大應(yīng)力，故該設(shè)計(jì)模板體系為安全可靠。

圖3 模板位移

圖4 模板應(yīng)力

3.1.2 配模

基礎(chǔ)1長41.3 m，寬32.5 m，采用快拆企口散拼大模場外加工拼裝。大模長3.6 m，高2.6 m，整體吊入場內(nèi)，根據(jù)企口收口設(shè)置，按順時針方向安裝加固。

3.1.3 模板加固與安裝

基礎(chǔ)1大體積混凝土施工的模板支設(shè)在200 mm隔振溝內(nèi)，采用快拆企口散拼大模，用塔吊調(diào)入場內(nèi)，放置在隔振溝內(nèi)，先用鐵絲與護(hù)壁墻鋼筋進(jìn)行簡易固定，然后進(jìn)行快拆企口散拼大模企口與收口的安裝固定。

3.1.4 模板節(jié)點(diǎn)處理

快拆企口散拼大模模板拼縫及轉(zhuǎn)角處采用膠帶粘貼牢固，以防澆筑混凝土?xí)r漏漿，影響設(shè)計(jì)隔振要求；模板底部與墊層交界面采用水泥砂漿密封處理，水泥砂漿在模板底及墊層上各抹4 cm，設(shè)圓弧倒角，保證飽滿密實(shí)。

3.1.5 拆模

待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，需將模板拆除，拆模時，使用組合拆模工具配合施工。先用鐵鏟子敲打抗壓易剪支撐，將切傷的木方打斷散落在隔振溝內(nèi)，使模板面與兩側(cè)混凝土面分離（圖5）；再將塔吊的鋼絲繩固定在模板背楞上，使用塔吊將大模板吊出；待混凝土養(yǎng)護(hù)時，將水注滿隔振溝，然后用取木針和取木網(wǎng)將隔振溝內(nèi)的廢木方取出；最后將隔振溝內(nèi)的鐵釘和廢鋼筋等用吸鐵器吸出。

圖5 拆模示意

3.2 墊石調(diào)平與二次灌漿施工

3.2.1 試驗(yàn)

在正式施工前先進(jìn)行墊石調(diào)平及澆筑試驗(yàn)，試驗(yàn)時地基選用堅(jiān)硬水泥地面，模擬正式安裝場景。在試驗(yàn)時詳細(xì)記錄墊石裝調(diào)的記錄及灌漿料配合比，并以此作為正式澆筑時的參考。

3.2.2 墊石安裝與調(diào)平

由于墊石在使用過程中受負(fù)載之后要保證其下部的接觸剛度一致，故采用從上部吊裝方案，墊石吊裝調(diào)平支架根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)，裝置由4個預(yù)埋剛性支撐腿和上部的支架組成，由螺栓和接頭將兩部分固定，由調(diào)節(jié)螺栓來調(diào)節(jié)墊石的水平度（圖6）。

圖6 拆分式吊裝支架示意

為了更好地?cái)M合現(xiàn)場實(shí)際情況，保證墊石吊裝時設(shè)備的穩(wěn)定性，采用Midas Gen軟件進(jìn)行了墊石調(diào)平裝置的計(jì)算機(jī)模擬分析。模擬計(jì)算后的應(yīng)力和總位移見圖7、圖8。

圖7 施加負(fù)載后裝置應(yīng)力

圖8 施加負(fù)載后裝置總位移

由應(yīng)力圖可知，應(yīng)力最大處出現(xiàn)在固定調(diào)節(jié)螺栓的角鋼部位，為49.123 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋的屈服強(qiáng)度；由總位移圖可知，裝置的最大位移出現(xiàn)在調(diào)節(jié)螺栓處，為0.227 mm，也就是加上墊石后，4個調(diào)節(jié)螺栓會沉降0.227 mm，但是由于調(diào)節(jié)螺栓可上下調(diào)節(jié)墊石的高度，故螺栓的位移對墊石水平度的影響很小。

該吊裝調(diào)節(jié)支架方案不僅保證墊石底部在受載荷時能與混凝土充分接觸、保持接觸剛度的一致性，而且安裝操作簡單，上部支架可周轉(zhuǎn)使用，節(jié)約成本和工期。

預(yù)埋在鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)中的剛性支撐管焊接牢固后，在支撐管上放出墊石頂?shù)臉?biāo)高控制線，并用紅色油漆做上明顯標(biāo)志；根據(jù)墊石布局圖在墊石基礎(chǔ)上彈出縱、橫控制線，根據(jù)控制線依次放出墊石的位置線。

采用龍門架與拆分式吊裝支架配合安裝墊石，墊石頂面預(yù)留嵌套螺套，先將吊裝支架上部與墊石通過螺栓固定，再由龍門架運(yùn)送至相應(yīng)位置與預(yù)埋在混凝土墻中的剛性支腿扣接在一起。墊石上留有3個A60的通氣孔，保證在混凝土澆筑時，下部氣體可以有效排出，保證墊石和混凝土充分接觸，保持接觸面接觸剛度的一致性。

為使630塊墊石在條形基礎(chǔ)上達(dá)到橫縱成線、水平成面的技術(shù)指標(biāo)，先使用全站儀放樣，在四角定位基準(zhǔn)點(diǎn)，再使用2臺經(jīng)緯儀十字就位在A點(diǎn)，確定第1塊墊石的位置，最后用鋼尺依次定位以此塊墊石為首的縱橫墊石的位置。同理用2臺經(jīng)緯儀十字就位在C點(diǎn)，確定另2條邊的墊石位置，從而確定全部墊石的位置。最后復(fù)核B、D點(diǎn)與A、C點(diǎn)角度，如不為直角，重新調(diào)整儀器測量，直到結(jié)果在允許誤差范圍之內(nèi)，方可進(jìn)行下道工序施工（圖9）。

墊石水平成面控制采用三角水平儀測量，在任意相鄰2塊墊石上測量，保證它們在一個平面上，從而使全部的墊石水平成面。

高強(qiáng)度灌漿料施工時，需對墊石的位置和水平度進(jìn)行復(fù)核，1#條形基礎(chǔ)施工完成后，對1#、2#條形基礎(chǔ)上的墊石水平度進(jìn)行檢查并校正，2#條形基礎(chǔ)施工完成后，對2#、3#條形基礎(chǔ)上的墊石進(jìn)行檢查并校正，依次重復(fù)施工，保證施工完成后，21道條形基礎(chǔ)上的630塊墊石橫縱成線、水平成面，形成相對標(biāo)高的絕對平面。

圖9 墊石測量示意

3.2.3 高強(qiáng)灌漿料施工

施工模板采用厚12 mm雙面覆塑膜模板，龍骨采用50 mm×100 mm木方，依次連接為一整體。

在二次灌漿開始前，要對條形基礎(chǔ)表面進(jìn)行鑿毛處理，同時在灌漿前24 h，基礎(chǔ)表面須充分濕潤。開始灌漿前，清除積水，并對墊石測量進(jìn)行技術(shù)復(fù)核。

灌漿料采用人工或者機(jī)械攪拌，一般采用自重法灌漿：從模板的一側(cè)或者的兩側(cè)多點(diǎn)進(jìn)行灌注，依靠漿料的自重自行流平并填充整個灌注空間，直至從另一側(cè)溢出為止，以利于灌漿過程中的排氣，不得從四側(cè)同時灌漿。灌漿時必須連續(xù)進(jìn)行，不得間斷，過程中嚴(yán)禁振搗。

4 結(jié)語

在全物理仿真試驗(yàn)室超大型防微振重載氣浮平臺的施工過程中，采用的有限空間模板支拆體系技術(shù)及墊石調(diào)平與二次灌漿技術(shù)等對有空氣隔振、剛度、精度等特殊工藝要求的大型設(shè)備基礎(chǔ)或平臺有一定的指導(dǎo)意義。